ETCS-Bremskurven

Bei automatisiertem Fahrbetrieb (ATO) verläuft die erreichbare Fahrkurve nahe der Notbremseinsatz-Kurve, auf alle anderen Betriebsbremskurven wird verzichtet.[21] Die als Entwurf vorliegende ATO-Anforderungsspezifikation sieht dabei vor, dass das ATO-Fahrzeuggerät mittels Supervised Speed Envelope Management (SSEM) Bremseingriffe von ETCS vermeidet. Bei Sollgeschwindigkeits- bzw. Release-Speed-Überwachung sollen diese nicht überschritten werden. Bei Zielgeschwindigkeitsüberwachung ist einzig die Einhaltung der Zwangsbremseinsatzkurve (EBI) maßgebend; die Warntöne bei Überschreitung der Sollkurve (P) und der Warnkurve (W) werden unterdrückt.[22]

In die Bremskurvenberechnung gehen folgende von der Strecke bereitgestellte Daten ein: Geschwindigkeitsbeschränkungen, Längsneigungen, Bremsverbotszonen, stromlose Abschnitte, Bereiche mit verminderter Adhäsion, Geschwindigkeits- und Abstandsvorgaben sowie Nationale Werte.[23] Einige der Restriktionen werden per Track Condition übertragen.

Die Längsneigung geht in die Berechnung der EBD, SBD und GUI ein.[24] Sie wird als Verzögerungswert (A_gradient) modelliert, wobei Steigungen mit unter 0,01 m/s² zusätzlicher Verzögerung je Promille eingehen, Gefälle dagegen die Bremsverzögerung um unter 0,01 m/s² je Promille vermindern. Je größer die rotierenden Massen des Zuges, desto geringer der Einfluss auf die Verzögerung.[25]

Mit dem von der UIC entwickelten Conversion Model (auch Allgemeines Bremsmodell der UIC für ERTMS/ETCS[4]) können Bremshundertstel in die von ETCS benötigten Bremsverzögerungen und Bremsaufbauzeiten umgerechnet werden.[1] Es wird auch als Lambda-Modell bezeichnet, nach dem für Bremshundertstel stehenden Formelzeichen Lambda.[1]

Berechnet wird dabei der Weg, der für eine Geschwindigkeitsreduzierung aus der Bremsausgangsgeschwindigkeit auf die Zielgeschwindigkeit auf trockener Schiene in der Ebene benötigt wird.[4][35] Verdeckte Sicherheitsmargen sind darin ebenso wenig enthalten wie mögliche Ausfälle von Teilen des Bremssystems.[4][35] Neben den Bremshundertsteln gehen dabei die Zuggattung (Reise- oder Güterzug), die Zuglänge sowie die Bremsstellung (G oder P) ein.[4]

Das Modell ist für maximal 900 m lange Personen- bzw. maximal 1500 m lange Güterzüge überprüft und anwendbar. Es gilt für bis zu 220 km/h, Längsneigungen von bis zu ±8 Prozent sowie 30 bis 250 Bremshundertstel.[4]

Die vom Modell gelieferten Anhalte- und Verzögerungswerte entsprechen den mittleren in Versuchen gemessenen Werten. Die vom Modell gelieferten Momentanverzögerungen spiegeln nicht unbedingt die tatsächlichen physikalischen Eigenschaften der Züge oder einzelner Fahrzeuge wider. Sie ist daher eine theoretische Größe, die zusammen mit der vordefinierten Bremsentwicklungszeit die sichere Berechnung von Anhaltewegen gewährleistet.[4]

Der statistischen Streuung der tatsächlich realisierten Bremswege wird mit Korrekturfaktoren begegnet, die als Nationale Werte übermittelt werden. Sie fußen auf einer Risikoanalyse und dem Sicherheitsziel des jeweiligen Systems.[4]

Die Bremsaufbauzeit von Personenzügen in Bremsstellung P beträgt im Conversion Model per se mindestens 5,0 Sekunden und wird mit einem dem als nationalem Wert übermittelten Korrekturfaktor Kt_int multipliziert.[36] Mit dem in Level-2-Bereichen in Deutschland üblichen Wert von 1,15 ergibt sich eine Bremsaufbauzeit von mindestens 5,77 Sekunden. Gut bremsende Triebzüge des Personenverkehrs, deren Bremsaufbauzeit häufig zwischen 1 und 2 Sekunden liegt, müssen damit etwa 4 Sekunden früher als eigentlich notwendig mit einer Bremsung beginnen.

Mit dem Gamma-Modell wird das Bremsvermögen direkt über Bremsverzögerungen und Bremsaufbauzeiten definiert. Die Umrechnung aus Bremshundertsteln, wie im Conversion Model, entfällt.[1] Im Französischen steht Gamma für die Verzögerung.[1]

Die sichere Bremsverzögerung A_brake_safe wird im Gamma-Modell aus der nominellen Schnellbremsverzögerung A_brake_emergency, multipliziert mit den Korrekturfaktoren für trockene Schiene sowie dem für nasse Schienen berechnet.[37] Die Bremsleistung wird anhand des UIC-Merkblatts 544-1 in Fahrversuchen aus verschiedenen Bremsausgangsgeschwindigkeiten und unter verschiedenen Bedingungen bestimmt. Dazu zählen u. a. trockene Schiene und Reibelemente, eine möglichst gerade, ebene Strecke sowie definierte Beladungszustände.[4] Der Fahrzeughersteller ist für die Berechnung dieser Sicherheitsfaktoren verantwortlich.[30]

Es können bis zu sieben Verzögerungsstufen definiert werden.[4]

Mit dem Korrekturfaktor Kdry_rst wird sichergestellt, dass das Fahrzeug die angegebene zugesicherte Bremsverzögerung auf trockener Schiene ausreichend sicher erreicht.[1] Der Faktor beschreibt mögliche fahrzeugbedingte Abweichungen von der Verzögerung des Zuges unter Normalbedingungen (trockene Schiene).[1][30] Der Korrekturfaktor bildet dabei fahrzeugseitige Schwankungen des Bremsvermögens ab und wird mit der nominellen Schnellbremsverzögerung A_brake_emergency multipliziert.

Der Korrekturfaktor ist dabei abhängig von Geschwindigkeit, der Charakteristik des Bremssystems und dem von der Strecke geforderten Vertrauensniveau (M_NVEBCL).[1][37] Er soll für alle Geschwindigkeitsstufen und Vertrauensniveaus (EBCL) bestimmt werden.[1] Der Faktor kann nach Geschwindigkeiten und dem von der Strecke vorgegebenen Vertrauensniveau unterschieden werden.[38] Sein Wertebereich liegt typischerweise zwischen 0 und 1.[39] ${\displaystyle Kdry\_rst=1}$ bedeutet dabei, dass keine Abweichungen gegenüber den Nominalbedingungen zu erwarten sind.[30]

Es gibt kein standardisiertes Verfahren für die Kdry_rst-Berechnung. Fahrzeughersteller haben damit grundsätzlich freie Auswahl für die Bestimmung des Parameters, so lange die Werte für verschiedene Vertrauensniveaus ermittelt werden können.[1] Eine mögliche Vorgehensweise wurde von der UIC-Arbeitsgruppe B126.15 vorgeschlagen, darauf aufbauend hat die Europäische Eisenbahnagentur eine auf der Monte-Carlo-Simulation aufbauende Fallstudie erarbeitet.[1]

In der Regel wird daher die Monte-Carlo-Methode, als allgemeines numerisches Verfahren zur Beschreibung des Ausfallverhaltens von technischen Systemen, herangezogen.[30] Angewendet auf Bremssysteme von Schienenfahrzeugen können damit die statische Verteilung bremsrelevanter Eigenschaften und deren Einfluss auf Bremsungen beschrieben werden. Sie wurde 2006 von der UIC vorgeschlagen und ist seit 2010 von der ERA akzeptiert.[40] Dabei wird eine sehr große Anzahl ähnlicher Zufallsexperimente in Form simulierter Bremsungen in einem Architekturmodell des jeweiligen Bremssystems mit dem Ziel durchgeführt, alle bremswegrelevanten Parameter und Funktionen abzubilden.

Dabei werden verschiedene Faktoren, die auf die Leistungsfähigkeit des Gesamtsystems Bremse Einfluss haben, modelliert und dabei mit Eintrittswahrscheinlichkeiten und statistischen Verteilungen unterlegt. Neben den einzelnen Komponenten ist dabei auch die Architektur des Bremssystems zu modellieren.[30] Im Rahmen der Monte-Carlo-Simulation werden viele (${\displaystyle 10^{10}}$) verschiedene Zustände des zu untersuchenden Bremssystems simuliert und die daraus resultierenden jeweiligen Abweichungen vom nominalen Bremsvermögen untersucht. Aus den daraus resultierenden statistischen Verteilungen werden für verschiedene Vertrauensniveaus die Korrekturfaktoren Kdry_rst so bestimmt, dass die Wahrscheinlichkeit eines Korrekturfaktors größer oder gleich Kdry_rst gleich des geforderten Vertrauensniveaus (EBCL) ist.[1]

Das von der Strecke vorgegebene, einzuhaltende Vertrauensniveau (Emergency Brake Confidence Level, EBCL) beschreibt damit die zulässige Wahrscheinlichkeit der Überschreitung des Gefahrpunktes.[1] Der Parameter M_NVEBCL wird infrastrukturseitig festgelegt und von der Strecke an das Fahrzeug übertragen.[30] Es beschreibt die Wahrscheinlichkeit, mit der ein Fahrzeug auf trockener Schiene die sichere Bremsverzögerung erreicht.[30] Einfluss auf den Wert können beispielsweise die Zahl der Wagen/Einheiten des Zuges, die Steuerung der Bremse (drehgestell- oder wagenselektiv), die Wahrscheinlichkeit eines Versagens der Traktionsabschaltung oder die Qualität der Bremsbeläge haben (Wahrscheinlichkeit von Chargenfehlern, die zu einem verminderten Reibwert führen).[30] Der Standardwert nach ETCS-Spezifikation beträgt 9 (99,9999999 %).[12] Bei diesem Sicherheitsziel darf nur bei einer von einer Milliarde Bremsungen die sichere Bremsverzögerung nicht erreicht und damit der Gefahrpunkt überschritten werden.

Typische Kdry_rst-Werte für Triebfahrzeuge in den Niederlanden liegen zwischen 0,70 (Worst Case bei EBCL 8) und 0,88 (Best Case bei EBCL 4).[52]

Für verschiedene für den Digitalen Knoten Stuttgart ausgerüstete Baureihen liegen die Werte – bei dem bei DB Netz verwendeten EBCL 7, je nach Zugkonfiguration und Geschwindigkeitsbereich, im Gutzustand – für die Baureihe 423 zwischen 0,76 und 0,84[53] für die Baureihe 430 zwischen 0,55 und 0,81[54] sowie für den Talent 3 zwischen 0,66 und 0,91[55]. Durch unterschiedliche Kdry_rst-Werte in Abhängigkeit von der Zuglänge kann die betriebliche Leistungsfähigkeit erhöht werden.[31][32] Beispielsweise liegen bei den für den DKS mit ETCS nachgerüsteten Talent 3 die Kdry-rst-Werte für einen einfachen Dreiteiler um 0,7 (bei EBCL 7), für den Fünfzehnteiler hingegen um 0,9.[56] Längere Züge erreichen dabei eher größere Kdry_rst-Werte, da die Wahrscheinlichkeit, dass mehrere kritische Komponenten gleichzeitig ausfallen, noch sehr viel geringer als die ohnehin geringe Wahrscheinlichkeit eines einzelnen Ausfalls ist. Je länger der Zug, desto weniger wirkt sich ein einzelner Ausfall auf die Schnellbremsverzögerung bzw. den Bremsweg aus.[39]

Die ETCS-Spezifikation trifft keine Aussagen über die Genauigkeit von Kdry_rst-Werten. An die Genauigkeit des Faktors bestehen teils Anforderungen.[31] Während einzelne ETCS-Ausrüster Kdry_rst-Werte auf volle 0,05 abrunden[39], können andere die Werte auf 0,001 genau abbilden.

Bremssysteme von (neuen) Schienenfahrzeugen können gezielt für besonders hohe Kdry_rst-Werte optimiert und Anforderungen an Bremsverzögerungen unter einem bestimmten EBCL gestellt werden.[31][39]

Der Korrekturfaktor Kwet_rst beschreibt den Sicherheitsfaktor für nasse Schienen, der in der Praxis unter eins liegt und aus Bremsversuchen für den Gleitschutz ermittelt wird. Er beschreibt, wie sich die Bremsverzögerung bei schlechten Haftwertbedingungen verringert.[1]

Der Bremskraftverlust durch den Einfluss von Nässe auf den Reibwert wird durch Prüfstandsversuche festgestellt.[4] Diese erfolgen nach der Norm EN 15595.[20][57]

Je größer der Wert von M_NVADAH, desto kürzer der Bremsweg.[58]

Im Bereich der DB Netz wird der Wert M_NVAVADH zu 1 gesetzt, da das aus Kwet_rst resultierende Sicherheitsniveau nicht quantifizierbar ist.[57] Damit ist die sichere Schnellbremsverzögerung für trockene und nasse Schienen identisch. Für Zugfahrten in Bereichen mit verringerter Haftreibung gelten gesonderte Bestimmungen. Unter anderem müssen Triebfahrzeugführer Geschwindigkeit und Fahrweise an die Schienenbedingungen anpassen und Bereiche mit verminderter Haftreibung dem Fahrdienstleiter melden.[20]

1994 legte das European Rail Research Institute einen Vorschlag zur einheitlichen Bremsbewertung von Hochgeschwindigkeitszügen durch Bremsverzögerungen (an Stelle von Bremshundertsteln und Bremsgewicht) vor.[59] Damit waren die Grundlagen für das spätere Gamma-Modell gelegt.

Die 1996 vorgelegte Version 3.01 der ETCS-Spezifikation sah ein Bremskurvenmodell vor, das aus sieben Kurven bestand: Vorgesehen waren eine Emergency Brake Intervention curve, eine Service Brake Intervention curve, eine Warning curve, eine Permitted curve, eine Traction Cut-off curve, eine Predicted curve sowie eine movement authority request curve. Während die Funktion der vier erstgenannten ihrer heutigen Funktion entsprechen, sollte die predicted curve Geschwindigkeit und Position des Zuges „in naher Zukunft“ anhand der Steuerung des Triebfahrzeugführers berechnen, um den Triebfahrzeugführer zur Bremsung aufzufordern oder ihn dabei zu unterstützen. Bei Erreichen der movement authority request curve sollte der Zug eine neue Movement Authority anfordern. Die Berücksichtigung von Längsneigungen sowie Release Speeds waren ebenfalls bereits in der ETCS-Spezifikation enthalten. Bei Erreichen der Traction Cut-off Curve soll die Traktion durch ETCS abgeschaltet werden.[60]

Auf der Schweizer ETCS-Level-2-Pilotstrecke Zofingen–Sempach, die nach vorläufigen Festlegungen von 1998 ausgerüstet und im April 2002 in Betrieb genommen wurde, wurden mehrere spezielle Bremskurven programmiert.[61]

Für die auf der Schnellfahrstrecke Köln–Rhein/Main zunächst vorgesehene Funkzugbeeinflussung (FZB) wurden durch das Institut für Schienenfahrzeuge und maschinelle Bahnanlagen der Universität Hannover (ISB) und der Abteilung für Bremsbetrieb, Regelwerke, Bremskrafterzeugung (BT 21) des Forschungs- und Technologiezentrums der Deutschen Bahn (DB) in Minden Ende der 1990er Jahre neue Bremskurven konzipiert.[62]

Im Gegensatz zu den bis dahin für die Linienzugbeeinflussung (LZB) verwendeten Bremskurven sollten die Bremsverzögerungen dabei nicht mehr über den gesamten Bremsweg als konstant angenommen werden. So sollten Längsneigungen besser berücksichtigt, ein Bremsen mit weniger Verschleiß und mehr Rückspeisung ermöglicht sowie ein unnötig großer Abstand zwischen Soll- und Überwachungsgeschwindigkeit vermieden werden.[62] Die neuen Bremskurven wurden als geschwindigkeitsabhängige Funktion der Momentanverzögerung modelliert, womit verschiedene Verzögerungswerte für verschiedene Geschwindigkeitsbereiche angegeben werden konnten. Ferner wurde die Streckenneigung realitätsgetreu mit berücksichtigt, sodass Steigungsabschnitte bremswegverkürzend wirkten. Darauf aufbauend wurde für den FZB-Betrieb eine Schar von sechs Bremskurven gebildet:[62][63]

• Die Schnellbremseinsatzkurve (emergency brake intervention curve, EBIC) sollte eine Zwangs-Schnellbremsung auslösen. Sie sollte unter Beachtung der geforderten Bremswegsicherheit unter Berücksichtigung der Bremskraft-Entwicklungsphase aus dem Schnellbremsvermögen des Zuges gebildet werden.[63] Als einzige der vorgesehenen Bremskurven galt sie als sicherheitsrelevant, da als einzige ihr Fußpunkt an der Supervised Location (SL) am Ende des Durchrutschwegs endet. Dem gegenüber sollten alle übrigen Bremskurven am Ende der Fahrterlaubnis (End of Authority, EOA) ihren Fußpunkt haben.[62]
• Die Vollbremseinsatzkurve ([full] service brake intervention curve, SBIC) sollte automatisch eine Vollbremsung einleiten, wenn diese nicht bereits durch den Triebfahrzeugführer eingeleitet wurde, um somit den Anstoß der EBIC zu verhindern. In ihrer Berechnung sollte die Vollbremsverzögerung die Vollbrems-Entwicklungszeit einschließen. Falls kein ausreichender Abstand zur EBIC erreicht wurde, sollte die Kurve entsprechend verschoben werden, um dies zu erreichen.[63] Damit sollte der Einsatz von Magnetschienenbremsen aus Komfort- und Verschleißgründen vermieden werden.[62]
• Die Kurve zur Zugkraftabschaltung (traction cut-off curve, TCO) sollte die Zugkraft rechtzeitig abschalten, um Zugkraftfreiheit bei Erreichen der SBIC sicherzustellen. Die TCO sollte dazu aus der SBIC abgeleitet werden, indem für jeden Punkt der SBIC der notwendige Weg für die Traktionsabschaltung vorgelagert werden sollte.[63]
• Die Sollbremskurve (permitted curve, PER) sollte dem normalen Ablauf des Bremsvorgangs dienen und dem Triebfahrzeugführer als Sollgeschwindigkeit angezeigt werden. Zuvor vorangekündigte Bremsungen sollten nach erfolgtem Bremskraftaufbau entlang dieser Kurve erfolgen. Ihrer Berechnung sollten definierte Momentanverzögerungen zu Grunde gelegt werden.[63]
• Die Warnkurve (warning curve, WRN) sollte eine optische und akustische Aufforderung zur Einleitung einer Vollbremsung auslösen, um den Anstoß der EBIC zu verhindern. Sie sollte in einem frei definierbaren zeitlichen Vorlauf zur Sollbremskurve stehen. Zwischen WRN und SBIC sollte ausreichend Vorwarnzeit vorhanden sein, um dem Triebfahrzeugführer noch genügend Reaktionszeit zur Einleitung einer Vollbremsung vor der SBIC einzuräumen. Falls dies nicht der Fall gewesen wäre, sollte die WRN und die daran gekoppelte PER entsprechend verschoben werden.[62][63]
• Die Vorankündigungskurve (pre-indication curve, PIC) sollte als optische und akustische Ankündigung für die bevorstehende Bremsung dienen. Dazu sollte sie mit einer zeitlichen Konstante aus der PER abgeleitet werden.[63] Auch die Längsneigung sollte dabei mit berücksichtigt werden.[62]

Die Bremskurven wurden im Frühjahr 1998 mit dem ICE V auf ihre Praxistrauglichkeit hin überprüft. Sie haben sich dabei als für den Triebfahrzeugführer fahrbar erwiesen.[63] Unter anderem wurden verschiedene zeitliche Abstände zwischen den Bremskurven erprobt, u. a. wurde eine Zeitdifferenz von 8 s zwischen PIC und PER empfohlen.[62] Um die erforderlichen fahrzeugspezifischen Daten aufzustellen, war Ende der 1990er Jahre eine entsprechendes neues Bremsbewertungsverfahren bei der DB in Arbeit.[62]

Während die Schnellfahrstrecke Köln–Rhein/Main aufgrund von absehbaren Verzögerungen bei der ETCS-Spezifikation letztlich mit einer weiterentwickelten LZB (LZB L72 CE-II) ausgerüstet wurde,[64] bildeten die Arbeiten für das Bremskurvenmodell der FZB letztlich eine maßgebende Grundlage für ETCS.

Die weiterentwickelten LZB-Bremskurven wurden 1997 mit jenen von ETCS verglichen. Die ETCS-Bremskurven überschritten dabei durchweg die LZB-Bremskurven nicht.[65]

Die Festlegung von Bremskurven in der Baseline 2 galt Ende der 2000er Jahre als europaweit noch zu wenig vereinheitlicht.[66] Die unzureichende Betrachtung von Bremskurven in der Baseline 2 ließ Infrastruktur- und Fahrzeugbetreibern Spielraum für Abweichungen. Dies führte zu einer Reihe von von der TSI abweichenden Sonderlösungen.[67] Für jede einzelne Strecke wurden Sicherheitsmargen des jeweiligen Infrastrukturbetreibers auf dem Fahrzeuggerät hinterlegt. Eine Übermittlung dieser Werte über die Luftschnittstelle war nicht vorgesehen.[35]

Die Bremskurvenberechnung bis Baseline 2 (einschließlich SRS 2.3.0) konnte die Erwartungen der Bahnen zu Kapazität und Betriebsbremsverläufen nicht erfüllen, die entsprechenden Bremskurven galten als nicht praxistauglich. Die SRS 2.3.0 enthielt noch keine garantiert einheitliche Bremskurvenberechnung und enthielt einige Anforderungen, die zu starken Einschränkungen der Streckenleistungsfähigkeit im Vergleich zu bisherigen Zugbeeinflussungssystemen führten. Dem Triebfahrzeugführer wurde dabei „zu viel Komfort“ zugestanden.[9]

Aufgrund der Unzulänglichkeiten der Baseline-2-Bremskurven wurde eine Arbeitsgruppe (B126.5) eingerichtet, die zunächst bei der ERRI und später bei der UIC angesiedelt war und eng mit der ERTMS Users Group zusammenarbeitete. Zur Optimierung der Bremskurven wurden Strecken- und Simulatorversuche durchgeführt. Im Herbst 2005 wurden die optimierten Bremskurven auf der ETCS-Pilotstrecke der ÖBB, zwischen Parndorf und Zurndorf mit einem Reise- und einem Güterzug gefahren. Die Triebfahrzeugführer konnten damit die Sollgeschwindigkeit (Permitted Speed) abfahren, unerwartete Zwangsbremseinsätze traten nicht auf.[9]

Mit der Baseline 3 wurde das Conversion Model der UIC eingeführt und der Bremskurvenalgorithmus überarbeitet, um eine größere Streckenleistungsfähigkeit als mit Baseline 2 zu erreichen.[1] Die Arbeiten daran begannen um 2001. Das mathematische Modell wurde zunächst auf theoretischen Grundlagen entwickelt und anhand der Ergebnisse tatsächlicher Bremsversuche kalibriert und verfeinert. Daraus ging eine grundlegende Überarbeitung des Dokuments 97E881 hervor, das in den Change Control Process der ERA eingebracht wurde.[35] Die nach dem Conversion Model berechneten Bremswege sollten sich so wenige wie möglich von jenen des UIC-Merkblatts 544-1 unterscheiden. Das Modell wurde anhand der Ergebnisse von rund 4000 Bremsversuchen mit verschiedensten Arten von Zügen validiert. Das Verhalten des Modells wurde ferner auf einer ETCS-Pilotstrecke der ÖBB getestet und demonstriert.[68]

Ende 2006 gab es noch drei offene Punkte zur neuen Bremskurvendefinition, zu denen im Herbst 2007 noch Simulatorversuche erfolgen sollten. Im Ergebnis wollte man eine endgültige Spezifikation der ETCS-Bremskurven erhalten. Der „Komfort“ für den Triebfahrzeugführer wurde auf ein Minimum reduziert. Bei unveränderter sicherheitsrelevanter Bremskurve (EBI/EBD) wurden die vorgelagerten nicht sicherheitsrelevanten Kurven verändert. Gegenüber den Baseline-2-Bremskurven wurde der Abstand zwischen Warn- und Interventionskurve auf ein betrieblich vertretbares Minimum reduziert. Der ursprüngliche Ansatz, dass nach Überfahren der Warnkurve noch eine Intervention (FLOI) durch Einleitung einer Bremsung verhindert werden hätte können, wurde aufgrund des dann großen Abstands zwischen Warn- und Interventionskurve und der daraus folgenden reduzierten Streckenleistungsfähigkeit verworfen. Stattdessen wird dem Triebfahrzeugführer nunmehr nur noch die Möglichkeit gegeben, eine bereits eingeleitete Bremsung durch schnelle Erhöhung der Bremskraft zu verstärken.[9] Mit der Baseline 3 wurden die Guidance Curve, die Indication sowie die SBI2 neu eingeführt.[68]

War für einen Reisezug mit 210 Bremshundertstel in 6 Promille Gefälle aus 200 km/h zum Halt (ohne SBI, 50 m Durchrutschweg) beispielsweise nach SRS 2.2.2 noch eine Bremszeit von 132 s vorgesehen, konnte dieser Wert auf 82 s reduziert werden.[9]

2006 waren neben den bis heute benutzten Bremskurven (EBD, SBD, EBI, SBI, Warn- und Sollkurve sowie Guidance Curve) noch eine Kurve zur Abschaltung der Zugkraft (Traction cut-off curve, TCO) vorgesehen. Durch die TCO sollte beim Überschreiten der Warnkurve die Traktion durch ETCS abgeschaltet werden. Damit sollte auch verhindert werden, dass bei kurzem oder null Durchrutschweg (Abstand zwischen EOA und SvL) der Zug schon vor dem EOA zum Halt gezwungen wird. Neben den Kurven gab es darüber hinaus noch eine Bremsvorankündigung (Pre indication). Diese sollte den Triebfahrzeugführer informieren, dass er sich einem Streckenabschnitt nähert, in dem eine Bremsung einzuleiten ist, um einen Zielpunkt zu erreichen. Damit verbunden war der Wechsel vom Ceiling speed monitoring in das Target speed monitoring.[9]

Die Inhalte der Version 7A des Dokuments 97E881 gingen in die im Dezember 2008 veröffentlichten Entwurf der ersten Baseline-3-Spezifikation (SRS 3.0.0) ein.[35]

Kapazitätsmindernde Effekte vorheriger ETCS-Bremsmodelle sollen mit den Bremsmodellen der Baseline 3 vermindert werden.[69]

Darstellung der mit SRS-Version 3.6.0 entfallenen Pre Indication-Bremskurve, die der Indication-Kurve vorgelagert war.

Bei Simulationen der ETCS-L2-Ausrüstung der LGV Sud-Est (Paris–Lyon) wurde die Pre-Indication sehr häufig erreicht, mit entsprechend häufigen Hinweisen an den Triebfahrzeugführer. In Steigungsabschnitten lag die Geschwindigkeit der Züge dabei deutlich unter der zulässigen Geschwindigkeit. Dies führte zu einem großen zeitlichen Abstand zwischen Pre-Indication und Indication, in dem in der Regel eine aktualisierte Fahrterlaubnis übermittelt wurde, sodass der Zug nicht in das Target Speed Monitoring eintrat. Andere Bahnen berichteten ebenfalls von unnötigen Störungen.[70] Mit dem Übergang von Baseline 3 MR1 (SRS 3.4.0) zu Baseline 3 Release 2 (SRS 3.6.0) ist die Pre-Indication Location daher entfallen.[71] Die Zustimmung des Railway Interoperability & Safety Committee zur SRS 3.5.0 erfolgte unter der Auflage, die in der Version 3.5.0 noch enthaltene Pre-Indication entfallen zu lassen.[72] Mit dem Release 2 der Baseline 3 wurden die Vorankündigungszeiten gegenüber dem Release 1 systematisch verkürzt.[73]

Anfang 2020 veröffentlichte der Internationale Eisenbahnverband den Standard IRS 50544-3. Darin werden Anforderungen an Schnellbremsventile für Züge, die unter ETCS das Lambda-Bremsmodell nutzen, definiert. Die Bremsentwicklungszeit dieses Bremsmodells war zuvor anhand des Führerbremsmodells D2 von Knorr-Bremse ermittelt worden. Das neue Standard-Dokument definiert Anforderungen und Prüfverfahren, damit die ETCS-Bremswege auch bei Einsatz anderer Bremsventile eingehalten werden.[74]

Eine Arbeitsgruppe der CEN arbeitet an einer Euronorm zur Bestimmung der Kdry_rst-Werte.[75][57] Im September 2023 erschien ein Entwurf einer entsprechenden Norm (DIN EN 17997).[76] Darin wird die Ermittlung aller für Gamma-Modelle nötigen Parameter beschrieben. Dies beruht dabei auf der Entwicklung eines Bremssystemarchitekturmodells, welches alle bremskraftrelevanten Ausfallzustände abbilden kann. Im Anhang wird das Verfahren anhand zweier typischer Beispielzüge durchgerechnet.

An einer Vereinheitlichung der Sicherheitsmargen für ETCS wird im Rahmen der UIC-Arbeitsgruppe B126.15 gearbeitet (Stand: 2006). Dazu ist u. a. eines allseits akzeptierten Sicherheitsziels. Bis dahin müssen Sicherheitsmargen als nationale Korrekturfaktoren abgebildet werden.[9]

Für die Europäische Eisenbahnagentur liegt in der Weiterentwicklung des ETCS-Bremskurvenmodells, durch weitere Optimierung und Abwägung betrieblicher und sicherheitlicher Aspekte, ein potentieller „Game Changer“ für ETCS. Verschiedene Optimierungsvorschläge liegen vor. (Stand: 2015)[77]

Das Schweizer Bundesamt für Verkehr sieht Handlungsbedarf bei ETCS-Bremskurven, um die mit ETCS verfolgten Kapazitätsziele zu erreichen (Stand: 2019).[78]

Verbesserungspotentiale an der aktuellen ETCS-Spezifikation (Baseline 3 M2) werden unter anderem beim Bremsen auf Geschwindigkeitsschwellen nach unten sowie bei wechselnden Längsneigungen unter dem Zug gesehen.[32][39][79][80]

Ebenfalls vorgeschlagen wird, zukünftig die aktuelle Bremsverzögerung bereits bremsender Züge bei der Bremskurvenberechnung zu berücksichtigen. Dies führt nicht zu einer Verkürzung der Bremswege, vergrößert aber den Regelungsspielraum während des Bremsvorgangs für Triebfahrzeugführer bzw. ATO.[81]

Zur Optimierung innerhalb des Gamma-Modells werden Sensitivitätsanalysen zu Kraftschluss und Bremsmomenten (Belägen, Reibwerten) ebenso vorgeschlagen wie verbesserte Annahmen für Eingangsparameter anhand von Beobachtungen des Kraftschlusses im Betrieb sowie der Nutzung physikalischer Reibmodelle zur Identifikation der Streuung der Bremsmomente.[82]

DB InfraGO kündigte im April 2024 an, für eine genauere Fahrplankonstruktion ab 2026 Parameter zu Gamma-Bremsmodellen und Guidance Curves von Eisenbahnverkehrsunternehmen abzufragen.[83]